- Công thức tính nhiệt lượng - Hiểu nội dung của nguyên lí I nhiệt động lực học và biểu thức tính của nó.. - Vận dụng công thức của nguyên lí I nhiệt động lực học và quy ước về dấu của
Trang 1Ngày soạn: 18/ 3/ 2015.
Ngày giảng: 24/ 3/ 2015
Tiết 60: BÀI TẬP
I MỤC TIÊU.
1 Kiến thức:
- Biết được định nghĩa nội năng và các cách làm biến thiên nội năng
- Công thức tính nhiệt lượng
- Hiểu nội dung của nguyên lí I nhiệt động lực học và biểu thức tính của nó
- Biết được quy ước về dấu của nhiệt lượng và công
- Biết được các cách phát biểu của nguyên lí II nhiệt động lực học
2 Kĩ năng:
- Vận dụng công thức tính nhiệt lượng để giải bài tập
- Vận dụng công thức của nguyên lí I nhiệt động lực học và quy ước về dấu của
công và nhiệt lượng để giải bài tập
-Vận dụng nguyên lí II để giải thích các hiện tượng trong đời sống, kĩ thuật
3 Thái độ
Hứng thú và yêu thích môn học, tác phong tỉ mỉ, cẩn thận chính xác
II TRỌNG TÂM.
- Bài tập về Nguyên lí I NĐLH
- Bài tập về quy ước dấu của các đại lượng trong nguyên lí I NĐLH
III PHƯƠNG PHÁP, PHƯƠNG TIỆN.
1 Phương pháp.
Vấn đáp, hướng dẫn
2 Phương tiện.
Phiếu học tập, phấn, bảng
IV TIẾN TRÌNH DẠY HỌC.
1 Ổn định lớp (1 phút).
Lớp 10A9
2 Kiểm tra bài cũ (trong phần nhắc lại kiến thức cần nhớ)
3 Bài mới.
Trang 2Hoạt động 1(1 phút): Đặt vấn đề.
Chúng ta vừa học xong chương VI Cơ sở của nhiệt động lực học Hôm nay chúng
ta sẽ vận dụng kiến thức đã được học trong chương này để giải một số bài tập
Hoạt động 2(7 phút): Nhắc lại kiến thức cần nhớ.
GV: Yêu cầu HS nhắc lại các kiến thức
cần nhớ trong bài nội năng và sự biến
thiên nội năng
HS: Định nghĩa nội năng: Trong nhiệt
động lực học người ta gọi tổng động
năng và thế năng của các phân tử cấu
tạo nên vật là nội năng của vật
Nội năng của một vật phụ thuộc vào
nhiệt độ và thể tích của vật: U= f (T, V)
Có 2 cách làm thay đổi nội năng là thực
hiện công và truyền nhiệt
Trong quá trình truyền nhiệt thì nhiệt
lượng bằng
ΔU= Q Công thức tính nhiệt lượng:
Q= mcΔt Trong đó:
Q là nhiệt lượng thu vào hay tỏa ra (J)
m là khối lượng của chất (Kg)
c là nhiệt dung riêng của chất (J/Kg.K)
Δt là độ biến thiên nhiệt độ (0C hoặc K)
GV: Yêu cầu HS nhắc lại các kiến thức
cần nhớ trong bài các nguyên lí của
nhiệt động lực học
HS:+ Nội dung nguyên lí I NĐLH: Độ
biến thiên nội năng của vật bằng tổng
công và nhiệt lượng mà vật nhận được
-Công thức: ΔU= A + Q
Trong đó:
ΔU là độ biến thiên nội năng của hệ
A là công mà hệ đã nhận được hay sinh
ra
Q là nhiệt lượng mà hệ nhận được từ hệ
khác hay truyền cho hệ khác
+ Quy ước về dấu của nhiệt lượng và
công:
I KIẾN THỨC CẦN NHỚ
1 Nội năng và sự biến thiên nội năng + Định nghĩa nội năng: Trong nhiệt động lực học người ta gọi tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật là nội năng của vật
+ U= f (T, V)
+ Có 2 cách làm thay đổi nội năng là thực hiện công và truyền nhiệt
+ Trong quá trình truyền nhiệt thì nhiệt lượng bằng
ΔU= Q Công thức tính nhiệt lượng:
Q= mcΔt Trong đó:
Q là nhiệt lượng thu vào hay tỏa ra (J)
m là khối lượng của chất (Kg)
c là nhiệt dung riêng của chất (J/Kg.K)
Δt là độ biến thiên nhiệt độ (0C hoặc K)
2 Các nguyên lí của nhiệt động lực học + Nguyên lí I NĐLH: Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được
-Công thức: ΔU= A + Q Trong đó:
ΔU là độ biến thiên nội năng của hệ
A là công mà hệ đã nhận được hay sinh ra
Q là nhiệt lượng mà hệ nhận được từ hệ khác hay truyền cho hệ khác
+ Quy ước về dấu của nhiệt lượng và công:
Q > 0: Hệ nhận nhiệt lượng
Trang 3Q > 0: Hệ nhận nhiệt lượng.
Q < 0: Hệ truyền nhiệt lượng
A > 0: Hệ nhận công
A < 0: Hệ thực hiện công
+ Nội dung của nguyên lí II NĐLH:
Cách phát biểu của Clau-di-út: Nhiệt
không thể tự truyền từ một vật sang vật
nóng hơn
Cách phát biểu của Các-nô: Động cơ
nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt
lượng nhận được thành công cơ học
Q < 0: Hệ truyền nhiệt lượng
A > 0: Hệ nhận công
A < 0: Hệ thực hiện công
+ Nguyên lí II NĐLH:
* Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn
* Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công
cơ học
Hoạt động 2(35 phút): Bài tập áp dụng
GV: Phát phiếu học tập cho HS
Yêu cầu HS làm phần I Trắc nghiệm
HS: Suy nghĩ trả lời:
Câu 1 D Câu 4 B
Câu 2 C Câu 5 C
Câu 3 A
GV: Nhận xét
Yêu cầu HS làm phần II Tự luận
Yêu cầu HS đọc và tóm tắt đề bài bài 1
HS: Tóm tắt:
m1= 0,5 kg; m2 = 0,118 kg; t1 = 20oC
m3 = 0,2 kg; t2 = 75oC;
c1 =0,92.103 J/(kg.K
c3 =0,46.103 J/(kg.K)
Khi cân bằng nhiệt thì t = ?
GV: Nhiệt lượng bình nhôm thu: Q1 )
c2 =4,18.103 J/(kg.K)
=?
HS: Q1 = m1c1( t –t1)
GV: Nhiệt lượng nước thu vào: Q2 =?
HS: Q2 = m2c2( t –t1)
GV: Nhiệt lượng miếng sắt tỏa ra: Q3
=?
HS: Q3 = m3c3( t2 –t)
GV: Khi cân bằng nhiệt ta có phương
trình gì?
HS: Q1 + Q2 = Q3
GV: Giải phương trình trên ta sẽ thu
được giá trị của nhiệt độ t khi cân
bằng
II BÀI TẬP ÁP DỤNG
Phần I: Trắc nghiệm
Câu 1 D Câu 4 B Câu 2 C Câu 5 C Câu 3 A
Phần II: Tự luận
Bài 1: Tóm tắt:
m1= 0,5 kg; m2 = 0,118 kg; t1 = 20oC
m3 = 0,2 kg; t2 = 75oC;
C1 =0,92.103 J/(kg.K)
C2 =4,18.103 J/(kg.K)
C3 =0,46.103 J/(kg.K) Khi cân bằng nhiệt thì t = ?
Giải:
Nhiệt lượng bình nhôm thu vào là:
Q1 = m1c1( t –t1) Nhiệt lượng nước thu vào là:
Q2 = m2c2( t –t1) Nhiệt lượng miếng sắt tỏa ra là:
Q3 = m3c3( t2 –t) Khi cân bằng nhiệt ta có phương trình:
Q1 + Q2 = Q3
m1c1( t –t1) + m2c2( t –t1) = m3c3( t2 –t)
(m1c1 + m2c2 + m3c3)t =(m1c1 + m2c2)t1 + m3c3 t2
=> t = 25oC
Trang 4Yêu cầu HS lên bảng làm bài tập.
HS: Làm theo yêu cầu của GV
GV: Yêu cầu HS đọc và tóm tắt đề bài
bài 3
HS: Tóm tắt:
Q = 6.106 J; ΔV = 0,5 m3
P = 8 106 N/ m2 = hằng số
ΔU =?
GV: Đây là quá trình gì?
HS: Quá trình đẳng áp
GV: Vậy công thức tính độ biến thiên
nội năng là gì?
HS: ΔU = A + Q
GV: Công A được tính như thế nào?
HS: A = F Δh = p S.Δh = p ΔV
GV: Dấu của công và nhiệt lượng như
thế nào?
HS: Q > 0; A < 0
GV: Từ đây ta có thể dễ dàng tính
được độ biến thiên nội năng
Yêu cầu HS lên bảng làm bài tập
HS: Làm theo yêu cầu của giáo viên
GV: Yêu cầu HS đọc và tóm tắt đề bài
bài 4
HS: Tóm tắt:
V=500cm3
; P =1,96.106 Pa
Δt = 100C ; A = 36J
T = ?
GV: Thể tích khí tăng lên được tính
như thế nào?
HS: A = p ΔV
=> ΔV = A : p
GV: Muốn tính nhiệt độ ban đầu của
chất khí ta phải áp dụng công thức
nào?
HS: Áp dụng công thức của định luật
Gay Luy-xác: V1 / T1 = V2 / T2
GV:Yêu cầu HS lên bảng làm bài tập
HS: Làm theo yêu cầu của giáo viên
Bài 3: Tóm tắt:
Q = 6.106 J; ΔV = 0,5 m3
P = 8 106 N/ m2 = hằng số
ΔU =?
Giải:
Công khí thực hiện là:
A = p ΔV = 8 106 0,5 = 4 106 (J) Khí nhận nhiêt: Q > 0
Khí thực hiện công: A < 0
Độ biến thiên nội năng của khí là:
ΔU = A + Q =6.106 - 4 106 = 2.106 (J)
Bài 4:
Tóm tắt:
V=500cm3
; P =1,96.106 Pa
Δt = 100C ; A = 36J
T = ?
Giải:
Thể tích của khí tăng lên một lượng:
ΔV = A : p =36 : (1,96.106) = 1,84.10-5 (m3)
Ta có: V1 / T1 = V2 / T2
V1 / T1 = (V1 +ΔV) / (T1 + Δt)
T1 ΔV = V1 Δt
T1 = V1 Δt / ΔV = 5 10-4 10 / 1,84.10-5
=272 K
4 Dặn dò (1 phút)
Trang 5Yêu cầu học sinh đọc trước bài 34: Chất rắn kết tinh Chất rắn vô định hình.
IV RÚT KINH NGHIỆM SAU GIỜ DẠY.
PHIẾU HỌC TẬP
PHẦN I: TRẮC NGHIỆM.
(Khoanh tròn vào đáp án đúng)
Câu 1: Câu nào sau đây nói về nội năng là không đúng?
A Nội năng là một dạng năng lượng
B Nội năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác
C Nội năng của một vật có thể tăng lên hoặc giảm đi
D Nội năng là nhiệt lượng
Câu 2: Hệ thức ΔU = Q là hệ thức của nguyên lí I NĐLH
A Áp dụng cho quá trình đẳng nhiệt
B Áp dụng cho quá trình đẳng áp
C Áp dụng cho quá trình đẳng tích
D Áp dụng cho cả ba quá trình trên
Câu 3: Hệ thức nào sau đây phù hợp với quá trình làm lạnh đẳng tích?
A.ΔU = Q với Q < 0
B ΔU = Q với Q > 0
C.ΔU = A với A > 0
D ΔU = A với A < 0
Câu 4: Khi nói về cấu tạo động cơ nhiệt, phát biểu nào sau đây sai?
A Động cơ nhiệt có 3 bộ phận cơ bản là: nguồn nóng, bộ phận phát động và nguồn lạnh
B Nguồn nóng có tác dụng duy trì nhiệt độ cho động cơ nhiệt
C Trong bộ phận phát động, tác nhân dãn nở sinh công
D Nguồn lạnh nhận nhiệt lượng do tác nhân tỏa ra để giảm nhiệt độ
Câu 5: Để nâng cao hiệu suất động cơ nhiệt, người ta cần
Trang 6A Nâng cao nhiệt độ của nguồn nóng.
B Hạ thấp nhiệt độ của nguồn lạnh
C Nâng cao nhiệt độ của nguồn nóng, hạ thấp nhiệt độ của nguồn lạnh
D Hạ thấp nhiệt độ của nguồn nóng, nâng cao nhiệt độ của nguồn lạnh
PHẦN II: TỰ LUẬN.
Bài 1: Một bình nhôm khối lượng 0,5 kg chứa 0,118 kg nước ở nhiệt độ
20oC Người ta thả vào bình một miếng sắt khối lượng 0,2 kg đã được nung tới 75oC Xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt
Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài Nhiệt dung riêng của nhôm
là 0,92.103 J/(kg.K); của nước là 4,18.103 J/(kg.K); của sắt là 0,46.103 J/ (kg.K)
Bài 2: Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau khối lượng 128 g chứa 210 g nước
ở nhiệt độ 8,4oC Người ta thả một miếng kim loại khối lượng 192 g đã nung nóng tới 100oC vào nhiệt lượng kế Xác định nhiệt dung riêng của chất làm miếng kim loại, biết nhiệt độ khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt là 21,5oC
Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài Nhiệt dung riêng của đồng thau là 0,128.103 J/(kg.K)
khí nở ra đẩy pít tông lên làm thể tích của khí tăng thêm 0,5m3 Tính độ biến thiên nội năng của khí Biết áp suất của khí là 8.106 N/m2 và coi áp suất này không thay đổi trong quá trình thực hiện công
Do được đun nóng đẳng áp, không khí trong xilanh nóng thêm 100C và thực hiện công 36 J đẩy pittông đi lên Hãy xác định nhiệt độ ban đầu của chất khí
Bài 5: Một lượng khí lí tưởng chứa trong một xilanh có pít tông chuyển động
được Các thông số trạng thái ban đầu của khí là 0,010 m3; 100 kPa; 300K Khí được làm lạnh đẳng áp tới khi thể tích khí còn là 0,006m3
a Vẽ đường biểu diễn qua trình biến đổi trạng thái trong hệ tọa độ (p, V)
b Xác định nhiệt độ cuối cùng của khí
Trang 7c Tính công của chất khí.